Năng lượng sạch không chỉ là một khái niệm công nghệ, mà còn là lời giải cho bài toán môi trường và phát triển bền vững của nhân loại. Khi đối mặt với sự cạn kiệt của nhiên liệu hóa thạch và những hệ quả nghiêm trọng từ biến đổi khí hậu, năng lượng sạch nổi lên như một giải pháp thay thế tối ưu. Nhưng năng lượng sạch thực sự là gì, và vì sao nó lại quan trọng đến vậy?

Năng lượng sạch là gì?

Theo Wikipedia, năng lượng sạch, hay năng lượng tái tạo, là nguồn năng lượng có sẵn trong tự nhiên hoặc từ các sản phẩm thiên nhiên. Đặc điểm nổi bật của năng lượng sạch là không tạo ra chất thải gây hại cho môi trường trong quá trình sản xuất. Các dạng năng lượng sạch phổ biến là: năng lượng mặt trời, gió, địa nhiệt, nước và khí tự nhiên.

Năng lượng sạch có lợi cho môi trường. Nó được sản xuất bằng công nghệ hiện đại, thân thiện với môi trường. Quy trình này tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về khí thải, từ đó giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

Trong khi đó, các nguồn năng lượng không tái tạo (nhiên liệu hóa thạch) như than đá, dầu mỏ, khí đốt phải mất hàng triệu năm để hình thành. Chúng đang dần cạn kiệt do khai thác quá mức.

Hơn nữa, khai thác và sử dụng năng lượng không tái tạo thải ra nhiều khí độc hại như lưu huỳnh, cacbon dioxit, và nitơ oxit. Chúng gây ra hiệu ứng nhà kính, ô nhiễm không khí và mưa axit.

Chính vì vậy, năng lượng sạch là giải pháp thiết thực để thay thế nguồn năng lượng hóa thạch.

Các dạng năng lượng sạch.

Các nguồn năng lượng sạch phổ biến hiện nay gồm: năng lượng mặt trời, gió, địa nhiệt, sóng biển, sinh khối, khí metan hydrate và pin nhiên liệu.

Năng lượng sinh khối

Năng lượng sinh khối có nguồn gốc từ thực vật.

Năng lượng sinh khối, hay biomass, là năng lượng sạch. Nó được sản xuất từ thực vật như gỗ, bã mía, vỏ hạt điều và trấu. Đây là những sản phẩm phụ của nông nghiệp.

Nguồn nhiên liệu này được dùng để cung cấp năng lượng sạch cho các nhà máy công nghiệp. Nó được đốt trực tiếp trong buồng đốt của hệ thống lò hơi.

Hiện nay, nguồn năng lượng sạch này chiếm khoảng 15% tổng sản lượng tiêu thụ toàn cầu.

Ở Việt Nam, xu hướng chuyển từ nhiên liệu hóa thạch sang biomass vẫn còn mới. Nó chưa thu hút nhiều sự chú ý từ các doanh nghiệp.

Tuy nhiên, với lợi thế là quốc gia nông nghiệp, Việt Nam có tiềm năng cung cấp lượng lớn biomass. Điều này sẽ đáp ứng nhu cầu năng lượng sạch cho các nhà máy và bảo vệ môi trường trong tương lai.

Năng lượng mặt trời

Mặt trời là nguồn năng lượng sạch dồi dào vô tận mà chúng ta có thể khai thác trong hàng triệu năm tới.

Nguồn năng lượng mặt trời được tạo ra từ các tia bức xạ nhiệt từ "quả cầu đỏ" đến Trái Đất.

Hiện nay, việc nghiên cứu và phát triển năng lượng mặt trời đang được đẩy mạnh toàn cầu nhất trong các nguồn năng lượng tái tạo.

Theo ước tính, mỗi km² tấm pin năng lượng mặt trời có thể thu được 200 MWp điện. Nó đủ để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện của hơn 200.000 hộ gia đình.

Việc sử dụng pin năng lượng mặt trời để sản xuất điện gần như không gây ra chất thải độc hại cho môi trường và sức khỏe con người.

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, tiềm năng. Nó có thể khai thác không giới hạn và dễ dàng triển khai ở mọi nơi trên thế giới. Khác với năng lượng hóa thạch, năng lượng mặt trời không có nguy cơ cạn kiệt.

Các quốc gia hàng đầu sản xuất pin năng lượng mặt trời là: Đức, Nhật Bản, Trung Quốc, Ý, Pháp và Mỹ. Đây cũng là những nước tiên phong về phát triển bền vững.

Tại Việt Nam, năng lượng mặt trời đang được khai thác và sử dụng rộng rãi. Các nhà máy điện mặt trời có công suất lớn nhất tập trung tại Bình Dương, Đắk Lắk, Bến Tre và Cần Thơ.

Điện mặt trời được ứng dụng phổ biến trong thiết bị dân dụng. Ví dụ, đèn, máy nước nóng, quạt, camera, bếp năng lượng mặt trời và phương tiện giao thông.

Năng lượng gió

Ngày xưa, người ta dùng cối xay gió để xay bột và bơm nước. Nay, công nghệ này đã phát triển thành hệ thống chuyển đổi gió thành điện. Nó phục vụ các thiết bị điện tử và lưới điện công suất cao.

Các khu vực có đường bờ biển dài với lượng gió lớn thổi đều quanh năm là địa điểm lý tưởng để phát triển công nghệ năng lượng gió. Khi cánh quạt đón gió, tuabin sẽ chuyển hóa động năng thành cơ năng, tạo ra nguồn điện công suất lớn.

Có hai loại tuabin gió chính: tuabin trục ngang và tuabin trục dọc. Các cánh đồng quạt gió thường được xây dựng ở đất liền gần các hồ chứa lớn hoặc ven biển.

Năng lượng gió có ưu điểm, nhưng cũng có hạn chế. Nó không ổn định và gây tiếng ồn từ cánh quạt, ảnh hưởng đến cư dân gần đó.

Việt Nam với đường bờ biển dài và lượng gió dồi dào quanh năm có điều kiện thuận lợi để phát triển năng lượng gió.

Hiện nay, các dự án điện gió đang được triển khai tại nhiều tỉnh thành như Bình Thuận, Gia Lai, Đắk Lắk, Quảng Bình và Bạc Liêu.

Năng lượng địa nhiệt

Năng lượng địa nhiệt hình thành từ sự phân hủy phóng xạ của khoáng vật và nhiệt mặt trời tích tụ sâu dưới các đảo, núi lửa. Nguồn năng lượng này được khai thác bằng cách bơm nước nóng từ độ sâu hàng nghìn mét để vận hành tuabin điện.

Nhiệt độ trong lòng đất tăng 1°C mỗi 33m xuống sâu. Ở độ sâu 30km, có thể khai thác được nguồn năng lượng địa nhiệt khổng lồ. Ví dụ, ở độ sâu 60km, nhiệt độ có thể đạt 1.800°C.

Ưu điểm của năng lượng địa nhiệt là ít phát thải khí nhà kính và tác động môi trường thấp. Năng lượng địa nhiệt không phụ thuộc vào thời tiết, khí hậu. Nó có tiềm năng khai thác lâu dài. So với năng lượng mặt trời, gió hay thủy điện, đó là một lợi thế.

Hơn nữa, năng lượng địa nhiệt có thể khai thác liên tục 24/7 với công suất cao.

Tuy nhiên, khai thác nước nóng ở độ sâu lớn đòi hỏi công nghệ và hạ tầng hiện đại. Vì vậy, năng lượng này vẫn chưa phát triển, ngay cả ở các nước phát triển.

Việt Nam hiện có rất ít điều kiện khai thác nguồn năng lượng này. Trên thế giới, từ đầu thế kỷ trước đến nay đã có hơn 30 quốc gia khai thác năng lượng địa nhiệt với tổng công suất 12.000 MW. Các quốc gia dẫn đầu trong lĩnh vực này là Mỹ, Philippines và Indonesia.

Năng lượng nước

Đây là nguồn năng lượng sạch đáng chú ý, được khai thác từ dòng chảy của sông suối và chuyển động của sóng biển ở ngoài đại dương.

Bên cạnh năng lượng mặt trời, năng lượng đại dương cũng được ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam.

Người ta tận dụng dòng chảy mạnh từ sông suối và năng lượng đại dương để vận hành máy phát điện.

Việt Nam có tiềm năng lớn về năng lượng nước. Nước có bờ biển dài 3.260 km, vùng đặc quyền kinh tế 200 hải lý, và hệ thống sông ngòi dày đặc. Những điều này sẽ giúp đáp ứng nhu cầu điện trong nước.

Khí metan hydrate.

Mêtan hydrate là chất khí sinh học màu trắng như đá, thường xuất hiện trong các lớp băng vĩnh cửu và đáy đại dương. Trong điều kiện nhiệt độ thấp và áp suất cao, khí Mêtan hydrate hoạt động ổn định, là nguồn năng lượng thay thế tiềm năng cho than đá và dầu mỏ.

Năng lượng từ lên men sinh học

Quá trình lên men sinh học từ rác thải sinh hoạt tạo ra khí Mêtan. Đây là loại khí đốt được sản xuất từ rác thải, giúp giảm gánh nặng môi trường tại các khu đô thị đông đúc.

Năng lượng sinh học từ quá trình lên men được sử dụng để vận hành máy phát điện.

Phần chất thải còn lại sau quá trình lên men được tận dụng làm phân bón trong nông nghiệp.

Pin nhiên liệu

Đây là công nghệ cung cấp năng lượng sạch, không phát thải CO2 hay khí độc. Pin nhiên liệu tạo ra điện thông qua phản ứng giữa hydro và oxy.

Hai chất khí này có sẵn trong tự nhiên và không gây hại cho môi trường. Nhật Bản đang dẫn đầu trong lĩnh vực này, đặc biệt là trong ứng dụng cho phương tiện giao thông và thiết bị dân dụng.

Năng lượng tái tạo chiếm tỉ lệ bao nhiêu?

Theo Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), bốn tháng đầu năm 2022, sản lượng điện của nước ta đạt 85,65 tỷ kWh. Trong đó, các nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời, điện gió và năng lượng sinh khối đạt 13,15 tỷ kWh, chiếm 15,4% tổng sản lượng điện toàn hệ thống.

Sản lượng của các nguồn năng lượng khác:

• Nhiệt điện than: chiếm 45,6% với sản lượng đạt 39,09 tỷ kWh;
• Thủy điện: 22,62 tỷ kWh, chiếm 25,9%;
• Tuabin khí đạt 10,42 tỷ kWh, chiếm 12,2%;
• Điện nhập khẩu đạt 536 triệu kWh, chiếm 0,6%;

Lợi ích của năng lượng sạch 

Các nguồn năng lượng tái tạo có sẵn trong tự nhiên, có thể khai thác và sử dụng mà không tốn chi phí nhiên liệu. Đây là giải pháp tối ưu giúp cải thiện môi trường sống và mang lại hiệu quả kinh tế, xã hội. Dưới đây là những lợi ích chính của việc sử dụng năng lượng sạch.

Đối với con người và xã hội

Môi trường trong lành và mát mẻ giúp nâng cao sức khỏe và giảm thiểu nguy cơ mắc bệnh.

Việc sử dụng năng lượng tái tạo còn thúc đẩy xã hội phát triển lối sống văn minh và bền vững, tạo tiềm năng về kinh tế và an ninh năng lượng cho mỗi quốc gia.

Kinh tế

Năng lượng sạch từ thiên nhiên là nguồn vô tận, phong phú và có thể tái tạo, trong khi nhiên liệu hóa thạch chỉ còn có thể sử dụng trong khoảng 50 đến 70 năm nữa.

Việc chuyển đổi sang năng lượng xanh giúp doanh nghiệp ổn định và tiết kiệm chi phí nhiên liệu.

Doanh nghiệp cũng dễ dàng tuân thủ quy định bảo vệ môi trường nhờ tận dụng tối đa nguồn nhiệt từ lò hơi đốt biomass, trong khi than đá chỉ đạt hiệu suất 66%.

Giải pháp khắc phục biến đổi khí hậu

Một trong những lợi ích nổi bật của năng lượng sạch, đặc biệt là biomass, là tính thân thiện với môi trường. Biomass giúp hạn chế lượng phát thải gây ô nhiễm so với than đá, góp phần cải thiện tình trạng nóng lên toàn cầu đang diễn biến phức tạp.

Tầm quan trọng của năng lượng sạch

Năng lượng sạch đóng vai trò then chốt trong nhiều khía cạnh của đời sống, bao gồm:

• Bảo vệ môi trường: Năng lượng sạch giảm khí thải độc hại. Nó ngăn chặn biến đổi khí hậu và nóng lên toàn cầu.
• Tăng cường an ninh năng lượng: Năng lượng sạch cung cấp nguồn năng lượng ổn định và đáng tin cậy, đáp ứng đầy đủ nhu cầu của con người.
• Lợi ích kinh tế: Năng lượng sạch giúp giảm phụ thuộc vào nhiên liệu nhập khẩu. Nó cũng cắt giảm chi phí xử lý chất thải so với năng lượng hóa thạch.

Tiềm năng phát triển năng lượng sạch tại Việt Nam

Theo nhiều chuyên gia và tổ chức quốc tế, Việt Nam có tiềm năng đáp ứng đủ nguồn năng lượng sạch để phát triển lưới điện quốc gia bền vững.

Theo quy hoạch điện lực quốc gia, Việt Nam muốn nâng tỷ trọng năng lượng tái tạo lên 40% vào năm 2045. Hiện nay, cả nước có hơn 1.000 địa điểm tiềm năng phát triển thủy điện với tổng công suất trên 7.000 MW.

Với khí hậu nhiệt đới gió mùa và bờ biển dài 3.350 km, Việt Nam có thể trở thành trung tâm năng lượng gió lớn nhất Đông Nam Á. Công suất sẽ đạt 513.360 MW, gấp 10 lần năm 2020. Bên cạnh đó, Việt Nam còn có tiềm năng lớn về nguồn nhiên liệu sinh khối (biomass).

Việt Nam là quốc gia nông nghiệp. Vì vậy, nước ta có nguồn nguyên liệu biomass dồi dào. Nó gồm gỗ, củi, bã mía, vỏ hạt điều, rơm, trấu, mùn cưa, cùi bắp, và bã cà phê. Sản lượng ước tính đạt 60 triệu tấn mỗi năm.

Đặc biệt, khu vực miền Trung và Nam Bộ có lượng bức xạ mặt trời dồi dào, ước tính đạt 44 tỷ TOE.

Bộ Công Thương khẳng định: "Quy hoạch điện VIII nhằm đảm bảo cung cấp đủ điện, đáp ứng mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội với mức tăng GDP bình quân 6,6%/năm từ 2021-2030 và 5,7%/năm từ 2031-2045."

Tận dụng lợi thế này, Việt Nam đã phát triển gần 90 dự án điện mặt trời với tổng công suất 5.000 MW. Các dự án tiêu biểu gồm: Nhà máy năng lượng mặt trời tại xã Phước Minh, Thuận Nam, Ninh Thuận (330 MW); Phong Điền, Huế (90 MW); và Tata Power tại Hà Tĩnh (300 MW).

Năng lượng sạch không chỉ mang lại lợi ích kinh tế và xã hội mà còn là chìa khóa để bảo vệ môi trường và đảm bảo tương lai cho các thế hệ mai sau. Việc sử dụng và phát triển nguồn năng lượng này chính là trách nhiệm của mỗi cá nhân, tổ chức và quốc gia, để cùng xây dựng một thế giới xanh, sạch và bền vững.